【ROS2】初级：客户端-创建一个包

原创于 2024-07-05 20:58:20 发布 · 682 阅读

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目标：使用 CMake 或 Python 创建一个新包，并运行其可执行文件。

教程级别：初学者

时间：15 分钟

背景
- 1. ROS 2 包是什么？
- 2. 组成 ROS 2 包的是什么？
- 3. 工作区中的包
先决条件
任务
- 1. 创建一个包
- 2. 打包
- 3 源安装文件
- 4. 使用该软件包
- 5. 检查包裹内容
- 6 自定义 package.xml
摘要
下一步

背景

1 什么是 ROS 2 包？

一个包是您的 ROS 2 代码的组织单元。如果您想要安装您的代码或与他人共享，那么您需要将它组织在一个包中。通过包，您可以发布您的 ROS 2 工作，并允许他人轻松地构建和使用它。

在 ROS 2 中创建包使用 ament 作为其构建系统，colcon 作为其构建工具。您可以使用 CMake 或 Python 创建包，这两种方式都得到官方支持，尽管还存在其他构建类型。

2. 组成 ROS 2 包的是什么？

ROS 2 Python 和 CMake 包都有各自的最低要求内容：

CMake:

描述如何在包内构建代码的 CMakeLists.txt 文件
包含包公共头文件的 include/<package_name> 目录
包含包元信息的 package.xml 文件
包含包源代码的目录

Python:

包含包元信息的 package.xml 文件
标记文件为包
当包含有可执行文件时，需要 setup.cfg ，以便 ros2 run 能够找到它们
包含如何安装软件包的说明
<package_name> - 一个与您的包同名的目录，被 ROS 2 工具用来找到您的包，包含 __init__.py

最简单的包可能具有如下的文件结构：

CMake:

my_package/
     CMakeLists.txt
     include/my_package/
     package.xml
     src/

Python:

my_package/
      package.xml
      resource/my_package
      setup.cfg
      setup.py
      my_package/

3. 工作区中的包

一个工作空间可以包含任意多的包，每个包都在自己的文件夹中。你也可以在一个工作空间中拥有不同构建类型的包（CMake、Python 等）。你不能有嵌套的包。

最佳实践是在工作区内有一个 src 文件夹，并在其中创建你的包。这样可以保持工作区顶层的“整洁”。

一个简单的工作空间可能看起来像：

workspace_folder/
    src/
      cpp_package_1/
          CMakeLists.txt
          include/cpp_package_1/
          package.xml
          src/


      py_package_1/
          package.xml
          resource/py_package_1
          setup.cfg
          setup.py
          py_package_1/
      ...
      cpp_package_n/
          CMakeLists.txt
          include/cpp_package_n/
          package.xml
          src/

先决条件

您在遵循上一教程的指导后，应该有一个 ROS 2 工作空间。您将在此工作空间中创建您的包。

任务

1. 创建一个包

首先，配置您的 ROS 2 安装。

让我们使用你在上一个教程中创建的工作空间， ros2_ws ，来为你的新包。

确保在运行打包创建命令之前，您在 src 文件夹中。

cd ~/ros2_ws/src

在 ROS 2 中创建新包的命令语法是：

CMake:

ros2 pkg create --build-type ament_cmake --license Apache-2.0 <package_name>

Python:

ros2 pkg create --build-type ament_python --license Apache-2.0 <package_name>

在本教程中，您将使用可选参数 --node-name 和 --license 。 --node-name 选项在包中创建一个简单的 Hello World 类型的可执行文件， --license 声明包的许可信息。

在终端中输入以下命令：

CMake:

ros2 pkg create --build-type ament_cmake --license Apache-2.0 --node-name my_node my_package

Python:

ros2 pkg create --build-type ament_python --license Apache-2.0 --node-name my_node my_package

您的工作空间的 src 目录中现在将有一个名为 my_package 的新文件夹。

执行命令后，终端会返回消息：

cxy@ubuntu2404-cxy:~/ros2_ws/src$ ros2 pkg create --build-type ament_cmake --license Apache-2.0 --node-name my_node my_package
going to create a new package
package name: my_package
destination directory: /home/cxy/ros2_ws/src
package format: 3
version: 0.0.0
description: TODO: Package description
maintainer: ['cxy <cxy@todo.todo>']
licenses: ['Apache-2.0']
build type: ament_cmake
dependencies: []
node_name: my_node
creating folder ./my_package
creating ./my_package/package.xml
creating source and include folder
creating folder ./my_package/src
creating folder ./my_package/include/my_package
creating ./my_package/CMakeLists.txt
creating ./my_package/src/my_node.cpp

您可以看到新包自动生成的文件。

2. 构建软件包

将包放在工作区中特别有价值，因为您可以通过在工作区根目录运行 colcon build 一次构建多个包。否则，您将不得不逐个构建每个包。

返回到您工作区的根目录：

cd ~/ros2_ws

现在您可以构建您的包：

colcon build

回想一下上一次教程，你在 ros2_ws 中也有 ros_tutorials 包。你可能已经注意到运行 colcon build 也构建了 turtlesim 包。当工作空间中只有几个包时，这是可以的，但是当有很多包时， colcon build 可能需要很长时间。

要想下次只构建 my_package 包，您可以运行：

colcon build --packages-select my_package

cxy@ubuntu2404-cxy:~/ros2_ws$ colcon build --packages-select my_package
Starting >>> my_package
Finished <<< my_package [2.39s]                     


Summary: 1 package finished [2.63s]

3 源设置文件

要使用您的新软件包和可执行文件，请首先打开一个新的终端并源于您的主要 ROS 2 安装。

然后，在 ros2_ws 目录内部运行以下命令来配置您的工作区：

source install/local_setup.bash

现在您的工作区已经添加到您的路径中，您将能够使用新包的可执行文件。

4. 使用该软件包

要运行您在包创建过程中使用 --node-name 参数创建的可执行文件，请输入命令：

ros2 run my_package my_node

将返回消息到您的终端：

cxy@ubuntu2404-cxy:~/ros2_ws$ ros2 run my_package my_node
hello world my_package package

5. 检查包内容

在 ros2_ws/src/my_package 内，您将看到 ros2 pkg create 自动生成的文件和文件夹：

CMakeLists.txt  include  package.xml  src

my_node.cpp 位于 src 目录内。这是您将来所有自定义 C++节点的存放位置。

6 自定义 package.xml

您可能已经注意到，在创建包后的返回消息中，字段 description 和 license 包含 TODO 注释。这是因为包描述和许可声明不会自动设置，但如果您想要发布您的包，这些是必需的。字段 maintainer 也可能需要填写。

从 ros2_ws/src/my_package ，使用您喜欢的文本编辑器打开 package.xml ：

<?xml version="1.0"?>
<?xml-model href="http://download.ros.org/schema/package_format3.xsd" schematypens="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"?>
<package format="3">
  <name>my_package</name>
  <version>0.0.0</version>
  <description>TODO: Package description</description>
  <maintainer email="cxy@todo.todo">cxy</maintainer>
  <license>Apache-2.0</license>


  <buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend>


  <test_depend>ament_lint_auto</test_depend>
  <test_depend>ament_lint_common</test_depend>


  <export>
    <build_type>ament_cmake</build_type>
  </export>
</package>

如果您的姓名和电子邮件没有自动填写，请在 maintainer 行输入您的姓名和电子邮件。然后，编辑 description 行来总结包内容：

<description>Beginner client libraries tutorials practice package</description>

然后，更新 license 行。您可以在这里了解更多关于开源许可证的信息。由于这个包仅用于练习，使用任何许可证都是安全的。我们将使用 Apache-2.0 ：

<license>Apache-2.0</license>

编辑完成后，请不要忘记保存。

在许可证标签下面，您会看到一些以 _depend 结尾的标签名称。这是您的 package.xml 列出其对其他包的依赖性，以供 colcon 搜索的地方。 my_package 很简单，没有任何依赖性，但您会看到这个空间在即将到来的教程中被利用。

您现在已经完成了！

摘要

您已创建了一个包来组织您的代码，并使其易于他人使用。

您的包已自动填充了必要的文件，然后您使用 colcon 进行构建，以便您可以在本地环境中使用其可执行文件。

下一步

接下来，让我们向包中添加一些有意义的内容。您将从一个简单的发布/订阅系统开始，您可以选择用 C++ https://docs.ros.org/en/jazzy/Tutorials/Beginner-Client-Libraries/Writing-A-Simple-Cpp-Publisher-And-Subscriber.html 或 Python 编写https://docs.ros.org/en/jazzy/Tutorials/Beginner-Client-Libraries/Writing-A-Simple-Py-Publisher-And-Subscriber.html。